Un gran numero di ricercatori sta lavorando nel campo dell'ottica non lineare, che è lo studio di tutti gli effetti che possono essere descritti come interazioni multi-fotone in vari sistemi di materiali, compresi i casi in cui la frequenza di uno o più fotoni tende a zero. Motivato dalle esigenze di questi ricercatori, incontri sono sorti negli ultimi anni sotto il nome di "Fondamenti dell'ottica non lineare". I due più recenti di questi incontri si sono svolti alla Lehigh University nel 2015, e alla Tufts University nel 2016, e il prossimo avrà luogo presso l'Università delle Bahamas.
Ora, una caratteristica speciale di Il Journal of the Optical Society of America B è stato pubblicato con i contributi di molti dei partecipanti a questi incontri, così come altri. Il fascicolo si chiama Ottica non lineare vicino al limite fondamentale e contiene articoli che vanno dal fondamentale, analisi dei primi principi della risposta non lineare e delle sue origini, al lavoro sperimentale.
Secondo l'introduzione del numero:"Questo numero di funzionalità è dedicato a lavori sull'ottica non lineare del secondo ordine (interazioni a tre fotoni) e sull'ottica non lineare del terzo ordine (interazioni a quattro fotoni) che si concentrano sulla comprensione dei meccanismi fondamentali dell'ottica non lineare risposta quando la non linearità è grande e si avvicina al limite quantistico fondamentale, un regime richiesto dalle applicazioni e caratterizzato da una fisica interessante".
Condirettore Biaggio, un professore del Dipartimento di Fisica di Lehigh afferma:"L'intero problema riguarda la ricerca di nuovi modi per comprendere e ottimizzare la capacità di determinati materiali di mediare l'interazione luce-luce. Esempi sono due fotoni della stessa frequenza che si combinano per crearne uno al doppio la frequenza, nota come generazione della seconda armonica, o tre fotoni che si combinano per produrne una quarta, che potrebbe potenzialmente portare a cose come i transistor ottici".
Nel numero di approfondimento è incluso anche un articolo del gruppo di ricerca di Biaggio, intitolato "Lunghezza di coniugazione ottimale nelle molecole donatore-accettore per l'ottica non lineare di terzo ordine". Lo studio si basa sulla precedente ricerca del team che ha dimostrato prestazioni record per singole molecole e ha sviluppato un nuovo modo di utilizzare tali molecole per fabbricare materiali a stato solido di alta qualità, materiali che sono stati poi utilizzati per aggiungere funzionalità ottiche non lineari a circuiti ottici integrati standard .
Biaggio afferma che studiare come viene mantenuta l'efficienza ottica non lineare quando si ingrandiscono le molecole è importante perché l'aumento delle dimensioni molecolari è uno dei modi utilizzati per aumentare la forza degli effetti che portano alle interazioni multi-fotone. Il team aveva precedentemente notato che aggiungendo gruppi speciali a una piccola molecola, chiamati gruppi donatori e accettori, è possibile mantenere la molecola vicino a quei valori record di efficienza. Ma, lui dice, questo può funzionare solo quando le molecole non diventano troppo grandi.
"Questo articolo fornisce il primo sguardo su come allungare le molecole organiche, aggiungendo più atomi di carbonio a una catena di atomi di carbonio, influenza la loro capacità di mediare interazioni multi-fotone per la commutazione completamente ottica, e come tale capacità dipenda dalla lunghezza d'onda dei fotoni, "dice Biaggio.
E aggiunge:"In questo studio, abbiamo finalmente determinato sperimentalmente fino a che punto si può arrivare a rendere la molecola più grande pur godendo dei benefici della sostituzione donatore-accettore".
